(57)【要約】【課題】倍力限界前，倍力限界及び倍力限界後のブレーキ状態の判別を可能にした，車両のブレーキ倍力装置を提供する。【解決手段】入力部材２０，ブースタピストン４及び出力部材２５の３者間に，入力部材２０への入力とブースタピストン４の出力との合力を出力部材２５に伝達する反力機構２４が設けられ，この反力機構２４の，弾性部材からなる反力ピストン２２内に，変形に応じて電気抵抗を変化させる複数枚の膜状素子５１，５２を該反力ピストン２２の軸方向に間隔を存して配設し，これら膜状素子５１，５２の電気抵抗の変化を検知して，それら変化の相互関係からブレーキ状態を判別するようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ操作力が入力される入力部材（２０）と，この入力部材（２０）への入力に応じて増幅した出力を発揮するブースタピストン（４）と，車輪ブレーキを作動するブレーキマスタシリンダ（Ｍ）を駆動する出力部材（２５）と３者間に，入力部材（２０）への入力とブースタピストン（４）の出力との合力を出力部材（２５）に伝達する反力機構（２４）が設けられ，この反力機構（２４）が，弾性部材からなる反力ピストン（２２）と，前記入力部材（２０）に連接されて前記反力ピストン（２２）の一端面の一部に当接する入力ピストン（１７）と，前記ブースタピストン（４）に連接されて前記反力ピストン（２２）の一端面の他の部分に当接する作動ピストン（１５）と，前記出力部材（２５）に連接されて前記反力ピストン（２２）の他端面に当接する出力ピストン（２１）とから構成される，車両用ブレーキ倍力装置において，
前記反力ピストン（２２）内に，変形に応じて電気抵抗を変化させる複数枚の膜状素子（５０，５１）を該反力ピストン（２２）の軸方向に間隔を存して配設し，これら膜状素子（５０，５１）の電気抵抗の変化を検知して，それら変化の相互関係からブレーキ状態を判別するようにしたことを特徴とする，車両用ブレーキ倍力装置。
【請求項２】
請求項１記載の，車両用ブレーキ倍力装置において，
前記複数膜状素子（５０，５１）の電気抵抗の変化の相互関係と，それらの電気抵抗の変化時期とからブレーキ状態を判別するようにしたことを特徴とする，車両用ブレーキ倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ブレーキ操作力が入力される入力部材と，この入力部材への入力に応じて増幅した出力を発揮するブースタピストンと，車輪ブレーキを作動するためのブレーキマスタシリンダを駆動する出力部材の３者間に，入力部材への入力とブースタピストンの出力との合力を出力部材に伝達する反力機構が設けられ，この反力機構が，シリンダ状の反力室に嵌合される，弾性部材からなる反力ピストンと，前記入力部材に連接されて前記反力ピストンの一端面の一部に当接する入力ピストンと，前記ブースタピストンに連接されて前記反力ピストンの一端面の他の部分に当接する作動ピストンと，前記出力部材に連接されて前記反力ピストンの他端面に当接する出力ピストンとから構成される，車両用ブレーキ倍力装置に関し，特に反力機構を利用して，ブレーキ状態を判別し得るようにしたブレーキ倍力装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，反力ピストンと出力ピストンとの間に歪みゲージを介装し，歪みゲージが反力ピストン及び出力ピストンから受ける歪みに応じて生じる電気抵抗の変化を捉えて，ブレーキ力の強弱を判別するようにしたものが下記特許文献１に開示されているように，既に知られている。
【特許文献１】特開平９−２２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで，上記従来装置では，ブレーキ力の強弱を判別することはできるが，倍力限界前，倍力限界及び倍力限界後のブレーキ状態を判別をすることはできない。
【０００４】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，倍力限界前，倍力限界及び倍力限界後のブレーキ状態の判別を可能にした，車両用ブレーキ倍力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために，本発明は，ブレーキ操作力が入力される入力部材と，この入力部材への入力に応じて増幅した出力を発揮するブースタピストンと，車輪ブレーキを作動するためのブレーキマスタシリンダを駆動する出力部材の３者間に，入力部材への入力とブースタピストンの出力との合力を出力部材に伝達する反力機構が設けられ，この反力機構が，弾性部材からなる反力ピストンと，前記入力部材に連接されて前記反力ピストンの一端面の一部に当接する入力ピストンと，前記ブースタピストンに連接されて前記反力ピストンの一端面の他の部分に当接する作動ピストンと，前記出力部材に連接されて前記反力ピストンの他端面に当接する出力ピストンとから構成される，車両用ブレーキ倍力装置において，前記反力ピストン内に，変形に応じて電気抵抗を変化させる複数枚の膜状素子を該反力ピストンの軸方向に間隔を存して配設し，これら膜状素子の電気抵抗の変化を検知して，それら変化の相互関係からブレーキ状態を判別するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
尚，前記入力部材及び出力部材は，後述する本発明の実施例中の入力杆２０及び出力杆２５にそれぞれ対応する。
【０００７】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記複数膜状素子の電気抵抗の変化の相互関係と，それらの電気抵抗の変化時期とからブレーキ状態を判別するようにしたことを第２の特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１の特徴によれば，反力ピストン内に，その軸方向に間隔を存して配設される複数の膜状素子は，ブレーキ倍力装置の作動時，その倍力限界前，倍力限界及び倍力限界後に応じて，互いに相違した変形を生じるので，これに伴なう複数の膜状素子の電気抵抗の変化の相互関係から倍力限界前，倍力限界及び倍力限界後のブレーキ状態を判別することができる。
【０００９】
また本発明の第２の特徴によれば，複数の膜状素子の電気抵抗の変化の相互関係に，それらの変化時期を加味することにより，倍力限界前，倍力限界及び倍力限界後のみならず，倍力失陥時のブレーキ状態を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例に係る自動車用負圧式ブレーキ倍力装置の縦断面図，図２は図１の２部拡大断面図，図３はブレーキ状態判別手段の回路図，図４は上記ブレーキ倍力装置の入力及び出力特性線図，図５は上記ブレーキ倍力装置の反力機構及びブレーキ状態判別手段の作用説明図，図６は各種ブレーキ状態と第１及び第２膜状素子の出力状態との対応関係を示す線図である。
【００１２】
先ず，図１及び図２において，ブレーキ倍力装置Ｂのブースタシェル１は，互いに一体に結合される前後一対のシェル半休１ａ，１ｂから構成され，その後部シェル半休１ｂが自動車の車室前壁Ｄにボルト8 ｂにより固定して支持され，前部シェル半休１ａには，該ブースタＢにより作動されるブレーキマスタシリンダＭのシリンダボディＭａがボルト8 ａにより固着される。
【００１３】
ブースタシェル１の内部は，それに前後往復動可能に収容されるブースタピストン４と，その後面に重ねて結着されると共に両シェル半休１ａ，１ｂ間に挟止されるダイヤフラム５とにより，前側の負圧室２と後側の作動室３とに区画される。負庄室２は，負圧導入管１４を介して負圧源Ｖ（例えば内燃機関の吸気マニホールド内部）と接続される。
【００１４】
ブースタピストン４は鋼板により環状に成形されており，このブースタピストン４及びダイヤフラム５の中心部に合成樹脂製の弁筒１０が一体的に結合される。この弁筒１０は，後部シェル半休１ｂの中心部に後方へ突設された支持筒部１２に軸受部材１１及びシール部材１３を介して摺動自在に支承される。
【００１５】
弁筒１０内には，弁ピストン１８と，この弁ピストン１８に連結する入力杆２０と，この入力杆２０の前後動に応じて作動室３を負庄室２と大気とに連通切換えする制御弁３８とが配設される。
【００１６】
弁ピストン１８は，後方に開口する中空部を有して弁筒１０の内周面に摺動可能に嵌合されており，この中空部に入力杆２０の球状前端部２０ａが嵌合されると共に，その抜け止めのために弁ピストン１８の一部がかしめられる。こうして入力杆２０は弁ピストン１8 に首振り可能に連結される。入力杆２０の後端には，これを前進作動するブレーキペダルＰが連結される。弁ピストン１８の前端には，小径の頸部１７ａを介して入力ピストン１７が一体に連設される。
【００１７】
弁ピストン１８の後端には大気導入弁座３１が形成される。この大気導入弁座３１を囲繞するように同心配置される環状の負圧導入弁座３０が弁筒１０に形成される。
【００１８】
また弁筒１０には，大気導入弁座３１及び負圧導入弁座３０と協働する共通一個の弁体３４が取り付けられる。この弁体３４は全体がゴム等の弾性材で成形されたもので，環状の取り付けビード部３４ｂと，この取り付けビード部３４ｂから前方に延びる伸縮筒部３４ｃと，この伸縮筒部３４ｃの前端から半径方向外方に張り出したフランジ状の弁部３４ａとからなっており，その弁部３４ａには，その内周側から環状の補強板４４が挿入され，モールド結合される。
【００１９】
取り付けビード部３４ｂは，負庄導入弁座３０と共に弁筒１０の内周側に一体に形成された環状隆起部１０ａの後端に当接する前後一対の弁ホルダ３５Ａ，３５Ｂ間に気密に挟持される。後部弁ホルダ３５Ｂには，弁筒１０の内周面に密接するＯリング等のシール部材４３が装着される。
【００２０】
弁部３４ａは大気導入弁座３１及び負圧導入弁座３０に接離可能に対向して配置される。この弁部３４ａの補強板４４と入力杆２０との間には，弁部３４ａを両弁座３０，３１との着座方向へ付勢する弁ばね３６が縮設される。上記負圧導入弁座３０，大気導入弁座３１，弁体３４及び弁ばね３６によって制御弁３８が構成される。
【００２１】
後部弁ホルダ３５Ｂと入力杆２０との間には入力戻しばね４１が縮設され，これによって前後の弁ホルダ３５Ａ，３５Ｂが弁筒１０内壁の環状隆起部１０ａ後端に当接，保持されると共に，入力杆２０が後退方向へ付勢される。
【００２２】
弁筒１０には第１及び第２ポート２８，２９が設けられる。第１ポート２８は，一端が負圧室２に，他端が負圧導入弁座３０の外周で弁部３４ａに向かって開口するように形成される。第２ポート２９は，一端が作動室３に，他端が負圧導入弁座３０及び大気導入弁座３１間で弁部３４ａに向かって開口するように形成される。
【００２３】
前記後部シェル半休１ｂの支持筒部１２の後端と入力杆２０とに，弁筒１０を被覆する伸縮可能のブーツ４０の両端が取り付けられ，このブーツ４０の後端部に，前記弁体３４の内側に連通する大気導入口３９が設けられる。この大気導入口３９に流入する空気を濾過するフィルタ４２が入力杆２０の外周面と弁筒１０の内周面との間に介装される。このフィルタ４２は，入力杆２０及び弁筒１０の相対移動を阻害しないよう，柔軟性を有する。
【００２４】
さらにまた弁筒１０には，ブースタピストン４及び入力ピストン１７の後退限を規定するキー３２が一定距離の範囲で軸方向移動可能に取り付けられる。このキー３２は，前記弁ピストン１８及び入力ピストン１７間の頸部１７ｂを跨ぐフォーク剖３２ｂを内端に有すると共に，その外端３２ａが前記後部シェル半休１ｂの支持筒部１２前端に設けられた環状のストッパ板１９の前面に対向するように配置される。而して，キー３２がストッパ板１９に当接することによりブースタピストン４及び弁筒１０の後退限が規定され，また入力ピストン１７の後端面がキー３２に当接することにより入力ピストン１７及び入力杆２０の後退限が規定される。前記頸部１７ａの軸方向長さはキー３２の板厚より大きく設定されていて，入力ピストン１７とキー３２とが僅かに相対移動ができるようになっている。
【００２５】
さらにまた弁筒１０には，前方に突出する作動ピストン１５と，この作動ピストン１５の中心部を貫通する小径シリンダ孔１６とが設けられ，この小径シリンダ孔１６に前記入力ピストン１７が摺動自在に嵌合される。これら作動ピストン１５及び入力ピストン１７に，ゴム等の弾性材からなる偏平な反力ピストン２２を挟んで，作動ピストン１５と同径の出力ピストン２１が対置され，この出力ピストン２１の前面に出力杆２５が突設される。また出力ピストン２１には，反力ピストン２１を収容するシリンダ状の反力室体２３が一体に形成される。この反力室体２３は反力ピストン２１の外周への拡径変形を拘束するもので，作動ピストン１５の外周に摺動可能に嵌合される。出力杆２５は前記ブレーキマスタシリンダＭのピストンＭｂに連接される。
【００２６】
尚，反力室体２３は，作動ピストン１５と一体にして，出力ピストン２１の外周に摺動可能に嵌合してもよい。
【００２７】
以上において，作動ピストン１５，入力ピストン１７，反力ピストン２２及び出力ピストン２１は，入力杆２０に対する入力と，作動室３及びを負圧室２間の気圧差によるブースタピストン４の推力との合力を出力杆２５に伝達する反力機構２４を構成する。したがって，反力機構２４は，出力杆２５の作動反力の一部を反力ピストン２２及び入力ピストン１５を介して入力杆２０にフイードバックする機能を有する。
【００２８】
入力ピストン１７及び反力ピストン２２間には，ブレーキ倍力装置Ｂの非作動時に一定の間隙ｇが設けられる。
【００２９】
出力ピストン２１及び弁筒１０の前端面にリテーナ２６が当接するように配設され，このリテーナ２６とブースタシェル１の前壁との間にブースタピストン４及び弁筒１０を後退方向へ付勢するブースタ戻しばね２７が縮設される。
【００３０】
前記反力機構２４には，各種ブレーキ状態を判別するブレーキ状態判別手段５０が設けられる。このブレーキ状態判別手段５０について，図２及び図３を参照しながら説明する。
【００３１】
反力ピストン２１には，変形に応じて電気抵抗を変化させる複数枚（図示例では２枚）の膜状素子５１，５２が反力ピストン２１の軸方向に間隔を存して配設され，入力ピストン１７側のものを第１膜状素子５１，出力ピストン２１側のものを第２膜状素子５２と呼ぶことにする。また反力室体２３には，反力ピストン２１の外周に嵌合する端子環５３が嵌装される。
【００３２】
第１及び第２膜状素子５１，５２は，それぞれの直径方向両端部に一対の電極５１ａ，５１ｂ；５２ｃ，５２ｄを備えている。一方，端子環５３には，第１膜状素子５１の電極５１ａ，５１ｂにそれぞれ接触する一対の第１端子５３ａ，５３ｂと，第２膜状素子５２の電極５２ｃ，５２ｄにそれぞれ接触する一対の第２端子５３ｃ，５３ｄとが形成される。そして，一方の第１及び第２端子５３ａ，５３ｃは，第１及び第２抵抗５８，５９をそれぞれ介してバッテリ５７の（＋）極に接続され，他方の第１及び第２端子５３ｂ，５３ｄはアースされる。それと共に，一対の第１端子５３ａ，５３ｂ間には，第１膜状素子５１の電気抵抗の変化に応じて出力を変化させる第１演算回路５４が接続され，また一対の第２端子５３ｃ，５３ｄ間には，第２膜状素子５２の電気抵抗の変化に応じて出力を変化させる第２演算回路５５が接続される。さらに第１及び第２演算回路５４，５５には，それらの出力変化の差を演算する第３演算回路５６が接続される。
【００３３】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００３４】
ブレーキ倍力装置Ｂの休止状態では，図１及び図２に示すように，弁筒１０の支持筒５４に取り付けられたキー３２が後部シェル半休１ｂのストッパ板１９前面に当接し，このキー３２に入力ピストン１７の後端面が当接することにより，ブースタピストン４及び入力杆２０がそれぞれの後退限に位置している。このとき，弁ピストン１８後端の大気導入弁座３１は弁体３４の弁部３４ａに着座しながら，この弁部３４ａを押圧して負圧導入弁座３０から僅かに離座させている。これによって大気導入口３９及び第２ポート２９間の連通が遮断される一方，第１及び第２ポート２８，２９間が連通され，したがって負圧室２の負圧が両ポート２８，２９を通して作動室３に伝達し，両室２，３は同圧となっているため，ブースタピストン４及び弁筒１０はブースタ戻しばね２７の付勢力により後退位置に保持される。
【００３５】
いま，車両を制動すべくブレーキペダルＰを踏込み，入力杆２０を前進させれば，弁ピストン１８も同時に前進し，それに伴ない弁ばね３６の付勢力が伸縮筒部３４ｃを伸ばしながら弁部３４ａを負圧導入弁座３０に着座させると同時に，大気導入弁座３１が弁体３４から離れ，これにより第１及び第２ポート２８，２９間の連通が遮断されると共に，第２ポート２９が弁体３４の内側を通して大気導入口３９と連通される。
【００３６】
その結果，大気導入口３９から弁筒１０内に流入した大気が大気導入弁座３１を通過し，第２ポート２９を経て作動室３に導入され，作動室３を負圧室２より高圧にするので，ブースタピストン４は，それらの気圧差に基づく前方推力を得て，弁筒１０，作動ピストン１５，反力ピストン２２及び出力杆２５を伴いながらブースタ戻しばね２７の力に抗して前進し，出力杆２５によりブレーキマスタシリンダＭのピストンＭｂを前方へ押圧し，それによる出力油圧によって対応する車輪ブレーキを作動することができる。
【００３７】
入力杆２０の前進初期，入力ピストン１７が間隙ｇを詰めて反力ピストン２２に当接するまでは，大気導入弁座３１が開いても，入力杆２０は反力機構２４から反力を受けないので，出力杆２５の出力は，図４の入力及び出力特性線図において線ａ−ｂで示すように，急速に立ち上がるジャンピング特性を示す。
【００３８】
入力ピストン１７が反力ピストン２２に当接してからは，出力杆２５の作動反力の一部が反力ピストン２２を介して入力杆２０にフイードバックされることになるので，操縦者は出力杆２５の出力の大きさを感受することができる。
【００３９】
ところで，出力杆２５の出力が図４の点ｂを超えて，倍力限界点ｃに達するまでは，入力ピストン１７に加えられる入力が比較的小さいため，反力ピストン２１の一部が，入力ピストン１７が嵌合する小径シリンダ孔１６側に食み出しながら，出力杆２５の作動反力の一部を入力ピストン１７にフイードバックすることになり，これに伴ない，図５（Ａ）に示すように，反力ピストン２１内の，入力ピストン１７に近い側の第１膜状素子５１は，その中心部を，出力杆２５の出力増加に応じて入力ピストン１７側に膨出させるが，出力ピストン２１側の第２膜状素子５２には殆ど変形が生じない。
【００４０】
出力杆２５の出力が倍力限界ｃに達してからは，出力杆２５から入力ピストン１７に加えられる入力の増加により，入力ピストン１７が，小径シリンダ孔１６から反力ピストン２１を押し出し（図５（Ｂ）参照），更には入力ピストン１７が図５（Ｃ）に示すように反力ピストン２１内に食い込むようになり，これに伴ない，第１及び第２膜状素子５１，５２は，共に中心部を出力ピストン２１側へ膨出させるが，その膨出量は，第１膜状素子５１の方が第２膜状素子５２より多い。
【００４１】
第１及び第２膜状素子５１，５２が上記のような変形によりそれぞれの電気抵抗を変化させるので，第１及び第２膜状素子５１，５２の出力は，図６（Ａ）の線ａ及びｂに示すように変化し，それらの出力変化は第１及び第２演算回路５４，５５により演算され，それらの出力変化の差が第３演算回路５６で演算され，その演算結果から，倍力限界前，倍力限界及び倍力限界後のブレーキ状態を判別することができる。そして，第３演算回路５６から出力された倍力限界信号又は倍力限界後信号は，例えばブレーキ力を増強させるための図示しないブレーキアシスト装置を作動させる作動信号に利用される。
【００４２】
また万一，負圧源Ｖが失陥した場合のブレーキ操作時には，入力杆２０の強力な前進と共に入力ピストン１７が，ブースタピストン４に先行して前進するから，入力ピストン１７が当初から反力ピストン２１に食い込むことになり，これに伴ない，図５（Ｃ）に示すように，第１及び第２膜状素子５１，５２は，共に中心部を出力ピストン２１側へ膨出させるが，その膨出量は，第１膜状素子５１の方が第２膜状素子５２より多い。
【００４３】
このような第１及び第２膜状素子５１，５２の出力変化は，図６（Ｂ）の線ａ及びｂに示すように，図６（Ａ）に示した倍力限界点からの出力変化と近似しているが，これらの出力変化がブレーキ操作の開始時から第１及び第２演算回路５４，５５により演算され，それらの出力変化の差が第３演算回路５６で演算されることで，倍力失陥の状態を判別することができる。そして，第３演算回路５６から出力された倍力失陥信号は，例えば図示しないアンチロック制御装置の作動を解除する信号に利用される。
【００４４】
本発明は，上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えばブレーキ状態判別手段５０は，油圧式のブレーキ倍力装置の反力機構に組み込むことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例に係る自動車用負圧式ブレーキ倍力装置の縦断面図。
【図２】図１の２部拡大断面図。
【図３】ブレーキ状態判別手段の回路図。
【図４】上記ブレーキ倍力装置の入力及び出力特性線図。
【図５】上記ブレーキ倍力装置の反力機構及びブレーキ状態判別手段の作用説明図。
【図６】各種ブレーキ状態と第１及び第２膜状素子の出力状態との対応関係を示す線図。
【符号の説明】
【００４６】
Ｂ・・・・ブレーキ倍力装置
４・・・・ブースタピストン
１５・・・作動ピストン
１７・・・入力ピストン
２０・・・入力部材（入力杆）
２１・・・出力ピストン
２２・・・反力ピストン
２４・・・反力機構
２５・・・出力部材（出力杆）
５０・・・ブレーキ状態判別手段
５１，５２・・・膜状素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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